[发明专利]面向复杂变载荷的掘进机顺应性设计实验装置

权利要求书

1.一种面向复杂变载荷的掘进机顺应性设计实验装置，其特征在于，包括：实验台支撑机构、盾模拟推进机构、盾模拟支撑机构、载荷模拟机构和控制系统；其中，

所述实验台支撑机构分别与所述盾模拟推进机构和所述载荷模拟机构铰接，所述盾模拟推进机构与所述控制系统连接，所述盾模拟推进机构与所述盾模拟支撑机构活动连接；

所述盾模拟推进机构包括：多个直线式电动缸组件、多个第一伺服电机、模拟刀盘组件、推力止推轴承和多块模拟摩擦片；其中，所述模拟刀盘组件分别与所述多个直线式电动缸组件和所述盾模拟支撑机构活动连接，所述多个直线式电动缸组件与所述实验台支撑机构铰接，所述多个直线式电动缸组件和所述多个第一伺服电机均与所述控制系统连接，所述多个第一伺服电机与所述模拟刀盘组件连接且与所述多个直线式电动缸组件设置于所述模拟刀盘组件的同一侧，所述推力止推轴承分别与所述模拟刀盘组件和所述多块模拟摩擦片连接；

所述载荷模拟机构采用六自由度6-6SPS型Stewart平台机构，包括折线式电动缸组件、动平台和载荷摩擦片；其中，所述折线式电动缸组件分别与所述动平台和所述实验台支撑机构的第一侧板铰接，所述载荷摩擦片通过固定沉头螺栓连接于所述动平台的表面。

2.根据权利要求1所述的掘进机顺应性设计实验装置，其特征在于，所述直线式电动缸组件包括：第一力传感器和直线式电动推进缸，其中，所述第一力传感器与所述直线式电动推进缸连接，所述第一力传感器与对应于所述模拟刀盘组件的球面支撑座活动连接，所述直线式电动推进缸与所述实验台支撑机构的所述第二侧板铰接，采用16轴控制器与所述控制系统连接；所述第一力传感器上设有球面支撑件，该球面支撑件设置于所述模拟刀盘组件的所述球面支撑座内。

3.根据权利要求1所述的掘进机顺应性设计实验装置，其特征在于，所述模拟刀盘组件包括：盘体、多个所述球面支撑座和活动销，其中：多个所述球面支撑座与所述盘体的一侧活动连接，多个所述球面支撑座内分别与对应的所述直线式电动缸组件的所述力传感器连接，所述活动销通过螺栓与所述实验台支撑机构的两个所述托盘连接；其中，所述盘体由双层刀盘、单排的所述推力止推轴承、摩擦片背板和多个所述模拟摩擦片组成；刀盘右端盘面用以安装所述盾模拟推进机构，左端盘面安装单排推力止推轴承与回转系统，上端与所述实验台支撑机构的所述连接托盘相连，下端放置于所述盾模拟支撑机构的所述盘体支撑底座上并通过螺栓连接；所述单排推力止推轴承一端固定在刀盘左端盘面，另一端连接所述摩擦片背板，多个所述模拟摩擦片通过螺栓连接在所述摩擦片背板上，所述盘体通过下端与之连接的所述盘体支撑底座实现其左右摆动、前后移动、上下方向的俯仰和倾翻等运动。

4.根据权利要求3所述的掘进机顺应性设计实验装置，其特征在于，所述回转系统包括4个电机和4个减速机，所述电机和所述减速机的安装位置非均匀布置在所述盘体上，还包括两个电机驱动减速机，通过齿轮啮合驱动盘片上的单排推力止推轴承，电机位置可以改变，或扩展为四个电机同步驱动。

5.根据权利要求1所述的掘进机顺应性设计实验装置，其特征在于，所述折线式电动缸组件包括：折线式电动推进缸和第二力传感器，其中：折线式电动推进缸与第二传感器连接，折线式电动推进缸和力传感器分别与实验台支撑机构的第一侧板和动平台铰接。

6.根据权利要求1所述的掘进机顺应性设计实验装置，其特征在于，所述实验台支撑机构包括底板、所述第一侧板、第二侧板、两个托盘和两根横梁，其中：所述第一侧板和所述第二侧板分别通过螺栓连接设置于所述底板上，所述第一侧板和所述第二侧板还分别与所述载荷模拟机构和所述盾模拟推进机构连接，两根所述横梁分别通过螺栓与所述第一侧板和所述第二侧板连接，两个所述托盘通过直线滑动轴承分别安装在两根所述横梁上，可以沿所述横梁直线滑动。

7.根据权利要求6所述的掘进机顺应性设计实验装置，其特征在于，所述第一侧板和所述第二侧板分别设于所述底板的两端，所述底板、所述横梁、所述第一侧板和所述第二侧板形成了一个闭环的固定支撑。